A pulverização catódica é um processo físico em que os átomos são ejectados de um material alvo sólido devido ao bombardeamento por partículas de alta energia, normalmente iões. Este processo é amplamente utilizado para a deposição de películas finas e em técnicas analíticas como a espetroscopia de massa de iões secundários.
Resumo do Processo de Sputtering:
A pulverização catódica envolve a colocação de um substrato numa câmara de vácuo com um gás inerte, como o árgon, e a aplicação de uma carga negativa a um material alvo. Os iões energéticos colidem com o material alvo, fazendo com que alguns dos seus átomos sejam ejectados e depositados no substrato.
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Explicação pormenorizada:Contexto histórico:
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- A pulverização catódica foi observada pela primeira vez no século XIX e ganhou uma atenção significativa em meados do século XX. O termo "sputtering" tem origem na palavra latina "sputare", que significa emitir com ruído, reflectindo o processo de ejeção forçada de átomos de um material.Mecanismo do processo:
- Configuração da câmara de vácuo: O processo começa com um substrato a ser revestido colocado numa câmara de vácuo cheia de um gás inerte, normalmente árgon. É aplicada uma carga negativa ao material alvo, que é a fonte dos átomos a depositar.
- Bombardeamento de iões: Os iões energéticos, normalmente iões de árgon em estado de plasma, são acelerados em direção ao material alvo devido ao campo elétrico. Estes iões colidem com o alvo, transferindo a sua energia e momento.
- Ejeção atómica: As colisões fazem com que alguns dos átomos do material alvo sejam ejectados da superfície. Isto é semelhante a um jogo de bilhar atómico, em que o ião (bola branca) atinge um conjunto de átomos (bolas de bilhar), fazendo com que alguns se dispersem para o exterior.
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Deposição:
- Os átomos ejectados viajam através do gás e depositam-se no substrato, formando uma película fina. A eficiência deste processo é medida pelo rendimento da pulverização catódica, que é o número de átomos ejectados por cada ião incidente.Aplicações:
- Deposição de película fina: A pulverização catódica é amplamente utilizada na indústria de semicondutores e noutros campos para depositar películas finas de materiais com um controlo preciso da composição e da espessura.
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Técnicas analíticas: Na espetroscopia de massa de iões secundários, a pulverização catódica é utilizada para corroer um material alvo a uma velocidade controlada, permitindo a análise da composição do material e do perfil de concentração em função da profundidade.
Avanços tecnológicos:
O desenvolvimento da pistola de pulverização catódica por Peter J. Clarke na década de 1970 foi um marco significativo, permitindo uma deposição mais controlada e eficiente de materiais a uma escala atómica. Este avanço foi crucial para o crescimento da indústria de semicondutores.
